串行外设接口

2021-05-24

串行外设接口

串行外围设备接口（SPI）允许嵌入式系统之间进行高速同步数据传输。它基本上用(yòng)于两个嵌入式设备之间的短距离通信。SPI的最常见用(yòng)途之一是将您的微控制器连接到LCD等外设。

什么是串行外围设备接口？

“串行外围接口（SPI）是一种通信协议，旨在在短距离内传输同步数据。” 现在，让我们简化上面的定义。

什么是同步数据？

根据字典，“同步”一词是指同时发生或在每次发生之间具有(yǒu)一致时间的事物(wù)。因此，同步数据意味着连续且一致的时间传输数据。

什么是同步数据传输？

同步数据传输是一种数据传输方法，其中连续的数据信号流伴随有(yǒu)定时信号（由電(diàn)子时钟生成），以确保发送器和接收器彼此同步。在这种传输模式下，数据以规则的时间间隔以数据包或帧的形式发送。

什么是串行通讯？

串行通信是通过通信通道或计算机总線(xiàn)一次按顺序发送数据的过程。

现在，在讨论所有(yǒu)这些之后得出结论。就是说SPI是标准化的或為(wèi)在两个短距离電(diàn)子设备之间传输数据而定义的协议。

串行外围接口的功能(néng)

SPI的一些共同特征是–

1- SPI在全双工模式下工作。这意味着可(kě)以同时从网络的两端传输数据。

2-它适用(yòng)于主从架构。这意味着您可(kě)以拥有(yǒu)一个可(kě)以控制您的网络的主设备。

3-它是四線(xiàn)串行总線(xiàn)。它可(kě)以有(yǒu)多(duō)个奴隶。

什么样的SPI诞生了？

现在，既然我们知道什么是SPI及其重要功能(néng)。现在我们将讨论“什么是SPI诞生的？”

SPI之所以出现是因為(wèi)我们的处理(lǐ)器或控制器不是自给自足的。就像我们的身體(tǐ)有(yǒu)大脑，但我们需要眼睛，鼻子和耳朵来感知事物(wù)并為(wèi)大脑提供输入。我们需要手和腿按照人类大脑的指示执行某些操作。因此，我们还需要将输入，输出和内存外围设备连接到我们的处理(lǐ)器。因此，為(wèi)了连接这些提供同步数据的短距离外围设备（例如闪存，支持USB的键盘或鼠标），我们需要一个协议。

这样，所有(yǒu)串行外围设备制造商(shāng)都可(kě)以制造独立的外围设备，这些设备可(kě)以连接到任何类型的处理(lǐ)器。这就是為(wèi)什么此标准通信协议应运而生的原因。

串行外围设备接口（SPI）接口

如下图所示，SPI总線(xiàn)具有(yǒu)以下四个信号：

SCLK：串行时钟（主机输出）

MOSI：主机输出从机输入或主机输出从机输入（主机输出数据）

MISO：主机输入从机输出，或主机输入从机输出（从机的数据输出）

SS：从机选择（通常為(wèi)低電(diàn)平有(yǒu)效，从主机输出）

因此，如果要将任何外围设备连接到处理(lǐ)器或CPU，则可(kě)以通过这种方式轻松实现。根据给定的图连接PIN。尽管上面给出的名称是大多(duō)数體(tǐ)系结构中最常见和最受欢迎的引脚名称约定。

SPI中的数据传输如何工作？

在SPI设备中，使用(yòng)主/从关系进行通信。主机启动数据传输。主机还為(wèi)从机设备生成时钟，并从网络中选择一个从机。数据总是同时在两个方向上传输。如果只想发送，则需要从接收方生成一个虚拟字节。发生这种情况是因為(wèi)SPI内部在发送器和接收器侧都有(yǒu)两个移位寄存器。而且，每当从一侧发送数据时，我们就需要从接收器一侧接收一些数据，因為(wèi)数据在内部一点一点地移位。

在幕后进行传播

该系统由两个移位寄存器（基于字長(cháng)或处理(lǐ)器）和一个主时钟发生器组成。当将所需从设备的从设备选择SS引脚拉低时，SPI主设备启动通信周期。主机和从机准备在各自的移位寄存器中发送数据，主机在SCK線(xiàn)上产生所需的时钟脉冲以交换数据。数据总是在主机输出（从机输入，MOSI，線(xiàn)路）上从主机转移到从机，在主机输入（从机输出，MISO，線(xiàn)路）上从主机转移到主机。在每个数据包之后，主机通过拉高从机选择SS線(xiàn)来同步从机。